Ferrari: Nové vidlicové motory dostanou patentovaný systém přeplňování

Italský výrobce sportovních vozů za více než 60 let své existence sáhl k přeplňování jen dvakrát (nebudeme-li počítat monoposty Formule 1 z let 1981 až 1987). Prvním Ferrari s turbodmychadly bylo 288 GTO s vidlicovým osmiválcem 2,9 litru a dvěma IHI, tím druhým F40 s velmi odvozenou konfigurací pohonu.

Jedno turbo na jednu řadu válců…

Ferrari se po dvou desetiletích k této koncepci vrátí. Nová konstrukce má opět dvě turbodmychadla – pro každou řadu válců jedno – patent je ovšem univerzální pro různé počty válců (šest až dvanáct) a umožňuje různé způsoby uspořádání. Jako největší úskalí přeplňování vidlicového motoru vidí italští motoráři problém velikosti dmychadel. Teoreticky je samozřejmě možné použít pro každou řadu válců dvojici malého a velkého turba. První z nich s menším vnitřním odporem a rychlejším náběhem by plnilo válce v nízkých otáčkách a větší s vyšším tlakem ve vysokých otáčkách. Tato konfigurace ale znamená celkem čtyři turba pro celý motor. Pohonná jednotka by tak byla konstrukčně složitá, těžká a drahá na výrobu.

Automobilka proto hledala cesty, jak dosáhnout srovnatelné charakteristiky přeplňování (tedy co nejvyšší tlak s co nejnižší prodlevou) při použití dvojice turbodmychadel. Ty jsou podle patentových dokumentů pro obě řady válců shodné a skládají se z turbíny a kompresoru mechanicky spojených společnou hřídelí. Toto, alespoň podle základního popisu klasické uspořádání se ale liší novým způsobem vzájemného zapojení turbodmychadel. Ty se mimochodem mohou nacházet jak vně motoru, tak mezi řadami válců. Druhé řešení je s ohledem na uspořádání jednodušší, kompaktnější a vhodnější, Ferrari ale uvažuje o obou variantách.

…ale zapojení je nové.

Přívody spalin z výfukových svodů do turbín jsou vzájemně propojeny, taky aby výfukové plyny mohl roztáčet lopatky obou turbín nebo jen levého turbodmychadla. Druhé turbo se, pokud není potřeba, odpojí uzavřením přívodu čerstvého vzduchu a odvodu spalin. Naopak se otevře ventil na obtokovém okruhu, který udržuje kompresor nečinného turba v pohotovosti a zabraňuje stlačenému vzduchu z činného turba, aby roztočilo přes kompresor lopatky dmychadla opačným směrem.

Při nízkých otáčkách jsou tedy výfukové plyny ze všech válců vedeny do jednoho turbodmychadla. Stlačený vzduch je veden do dvou mezichladičů (pro každou řadu válců jeden) a přes škrtící klapky do válců.

Ve vyšších otáčkách je postupně zapojeno druhé turbo. Nejprve se otevřou ventily bránící odchodu výfukových plynů z turbíny a sání vzduchu do kompresoru. Výfukové plyny tak začnou roztáčet lopatky turbíny, obtokový okruh ale zůstává po krátkou dobu i nadále otevřen, aby otáčky turbíny co nejrychleji dosáhly stejné hodnoty jako u prvního turbodmychadla. Až poté je propojení mezi dmychadly uzavřeno, každá řada válců výfukovými plyny pohání vlastní turbo, které zajišťuje tlak pro její plnění. Tento postup předchází poklesu tlaku při necitlivém zapojení druhého turbodmychadla.

Po celou dobu, kdy je motor přeplňován jen jedním turbem, je část výfukových plynů přiváděna do katalyzátoru napojeného na nečinné turbo. Katalyzátor se tak udržuje blízko provozní teploty, jinak by při jízdě v nízkých otáčkách vychladl a ztratil účinnost.